ebook Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru Beata Wodecka-Duś

Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego

Rok wydania: 2017

Główna treść pracy poświęcona jest ferroelektrycznej ceramice na osnowie tytanianu baru niedomieszkowanego oraz domieszkowanego lantanem i żelazem. Praca adresowana jest do szerokiego grona naukowców, zajmujących się poszukiwaniem i udoskonalaniem nowatorskich materiałów ceramicznych o niezwykle interesujących właściwościach, wykorzystywanych do budowy układów mechatronicznych. Zawarto w niej oryginalne wyniki badań związane głównie z syntezą (metodą konwencjonalną oraz metodą zolowo-żelową) i wytwarzaniem perowskitowej ceramiki na osnowie BaTiO3, charakterystyki jej mikrostruktury i struktury krystalicznej, właściwości dielektrycznych, elektrycznych, piroelektrycznych, termorezystywnych i piezorezystywnych oraz jej możliwości aplikacyjnych. Na tomach pracy opisywane są kolejne kroki, które doprowadziły do otrzymania nowego półprzewodnikowego materiału ceramicznego BLT4 o gigantycznej wartości przenikalności elektrycznej, przy stosunkowo niskim poziomie strat dielektrycznych, co predysponuje otrzymany materiał do zastosowania jako alternatywnego wypełnienia ultrakondensatorów. Ceramika ta wykazuje właściwości piezorezystywne w temperaturze pokojowej, co pozwala przypuszczać, że może stać się materiałem bazowym do potencjalnych zastosowań w piezorezystywnych czujnikach ciśnienia, a powyżej temperatury Curie charakteryzuje się właściwościami pozystorowymi, co może zaowocować jej zastosowaniem w termistorach PTCR. Domieszkowanie ceramiki tytanianu baru lantanu jonami żelaza poprawia jej właściwości piezoelektryczne, a zwłaszcza powoduje znaczny wzrost piezoelektrycznego współczynnika d33, co uplasowuje omawianą ceramikę w grupie materiałów bezołowiowych konkurencyjnych dla ceramiki typu-PZT, przeznaczonych do budowy czujników piezoelektrycznych. Dodatkowym atutem zsyntezowanych materiałów jest ekonomiczna i przyjazna środowisku technologia otrzymywania. Dyskutowane materiały konstrukcyjne z powodzeniem znajdą zastosowanie w innowacyjnych elementach elektronicznych dedykowanych do aplikacji w nowoczesnych układach mechatronicznych i automatycznych.

Spis treści ebooka Właściwości perowskitowej ceramiki ferroelektrycznej na bazie tytanianu baru

Spis treści

Wstęp / 7
1. Analiza stanu wiedzy w zakresie tematu pracy / 11
2. Metodyka / 21
2.1. Analiza ziarnowa proszków / 21
2.2. Analiza termiczna proszków / 23
2.3. Badanie mikrostruktury i mikroanaliza rentgenowska / 25
2.4. Badania struktury krystalicznej / 28
2.5. Badania dielektryczne / 29
2.6. Spektroskopia impedancyjna / 31
2.7. Badania prądów piroelektrycznych i stałoprądowego przewodnictwa elektrycznego / 33
2.8. Badania piezoelektryczne / 36
3. Technologia ceramiki BLT / 41
3.1. Wytwarzanie ceramiki BLT w fazie stałej metodą konwencjonalną / 42
3.1.1. Etap wstępny procesu technologicznego / 42
3.1.2. Etap drugi procesu technologicznego — synteza / 46
3.1.3. Etap trzeci procesu technologicznego — spiekanie / 48
3.2. Wytwarzanie ceramiki BLT w fazie ciekłej metodą zolowo‑żelową / 49
3.2.1. Etap wstępny procesu technologicznego / 49
3.2.2. Etap drugi procesu technologicznego — kalcynacja / 52
3.2.3. Etap trzeci procesu technologicznego — spiekanie / 56
3.3. Mikrostruktura i skład chemiczny ceramiki BLT / 57
3.4. Struktura krystaliczna ceramiki BLT / 66
4. Właściwości dielektryczne ceramiki BLT / 73
4.1. Przenikalność elektryczna i straty dielektryczne ceramiki BLT otrzymanej metodą konwencjonalną / 73
4.2. Przenikalność elektryczna i straty dielektryczne ceramiki BLT otrzymanej metodą zolowo‑żelową / 82
5. Właściwości elektryczne ceramiki BLT / 89
5.1. Spektroskopia impedancyjna ceramiki BLT / 89
5.1.1. Opis charakterystyk impedancyjnych ceramiki BLT otrzymanej metodą zolowo‑żelową / 96
5.1.2. Opis charakterystyk impedancyjnych ceramiki BLT otrzymanej metodą konwencjonalną / 104
6. Właściwości piroelektryczne ceramiki BLT / 111
6.1. Zmiany natężenia prądu piroelektrycznego w zależności od temperatury polaryzacji / 111
6.2. Zmiany natężenia prądu piroelektrycznego od natężenia pola polaryzacji / 112
7. Właściwości półprzewodnikowe elektroceramiki BLT4 / 117
7.1. Właściwości termorezystywne / 117
7.2. Właściwości piezorezystywne / 121
8. Domieszkowanie ceramiki BLT4 jonami żelaza / 123
8.1. Wprowadzenie / 123
8.2. Technologia / 125
8.2.1. Analiza termiczna proszków ceramicznych / 125
8.2.2. Mikrostruktura i analiza EDS ceramiki BLTF /130
8.2.3. Struktura krystaliczna ceramiki BLTF / 135
8.3. Właściwości dielektryczne ceramiki BLTF / 136
8.4. Spektroskopia impedancyjna ceramiki BLTF / 140
8.5. Temperaturowe zmiany przewodnictwa stałoprądowego ceramiki BLTF / 148
8.6. Procesy przepolaryzowania ceramiki BLTF / 150
8.7. Właściwości piezoelektryczne ceramiki BLTF / 151
9. Możliwości aplikacyjne ceramiki BLT / 155

Podsumowanie / 159
Wnioski końcowe / 165

Bibliografia / 167
Summary / 183
Резюмe / 184